水库防洪补源优化模式的探讨与实践

汛期将洪水经水库调蓄后以小流量下泄再回灌补给地下水，是多余洪水利用的一种良好方式，采用动态规划技术，结合水文预报，气象预报资料的使用，探讨了水库防洪，补源的优化调度方法，调度中采用了能同时反映山东省的超渗产流与蓄潢产流的复合产流模型计算入库洪水，在进行产流和汇流计算和的基础上，建立了防洪，补源优化调度模型，文中介绍了利用太河水库调蓄洪水进行回灌的工作实践，并对其经济效益作了计算分析。     

短期降雨预报失误对安康水库防洪预报调度的影响

针对应用短期降雨预报信息实施水库防洪调度问题,研究降雨预报失误对水库调度的影响。以安康水库为例,分析了未来24 h短期降雨预报精度及分布规律,利用贝叶斯定理,计算考虑降雨预报信息的防洪调度风险发生事件寄予各个量级降雨预报失误造成的概率。结果显示:在当前的降雨预报水平下,安康水库利用不同量级降雨预报信息实施防洪调度时,Ⅰ量级(预报无雨) 降雨预报失误对水库调度影响不大,可用于指导水库优化调度;Ⅱ量级(“预报小雨”)降雨预报失误对小洪水调度影响较大;Ⅲ量级(预报中雨及以上)降雨预报失误对大洪水调度影响较大,可作为汛期水库优化调度的参考指标。     

水电厂气象水文综合预报调度模型的建立与应用

水电厂气象水文综合预报调度模型整合了降雨预报方案、中长期水文预报方案:洪水预报方案、水库优化调度方案等现有模型系统.降雨数值预报接入水库预报调度系统后,延长了来水预报预见期,结合文中研究的优化调度模型,使水电厂能够提前调整发电计划、调度方案,增加了水电厂的发电效益和水库的防洪减灾社会效益.     

葫芦岛地区洪水资源化水库调度模拟研究

研究对不同土壤含水状态下不同降雨情况的水库来水量、洪峰流量和洪峰出现时间等进行了论证;对不同土壤含水状态下不同起调水位的水库抗暴雨能力进行了计算。研究表明,经过水库防洪预报调度后,水库的蓄水量比多年汛后平均蓄水量大,拦蓄洪水量更多。将水库模拟预报与水库防洪预报调度相结合,以预报水库入库洪量为判别条件,以水库汛限水位为控制条件使洪水经过水库调节达到提前均匀泄流,在保障防洪效益的前提下最大地发挥兴利效益,提高了洪水资源利用率,实现洪水资源化。     

基于HEC-HMS模型的大水峪水库洪水预报研究

为有效解决潮白河流域中小水库洪水监测、预报调度的实际问题，本研究选取潮白河流域内暴雨频发、山洪沟道密集、防洪库容偏小的大水峪水库为研究对象，基于HEC-HMS水文模型，构建大水峪水库洪水预报模型，为水库科学优化洪水调度提供依据。HEC-HMS模型是一个具有物理概念的分布式降雨径流模型，在洪水预报中具有广泛的应用。通过大水峪水库上游4场降雨洪水过程，对该模型进行了率定验证，洪峰流量场次模拟合格率为75%，满足乙级预报精度要求。分析表明该模型在大水峪水库洪水预报模拟上有很好的应用。     

水电站水库防洪优化调度的模型与方法

水库防洪调度是一种确保水库及下游安全的控制运行方法，通过建立水电站水库优化调度模型，利用动态规划方法，可以计算单一水库或者梯级水电站群的最优调度方案，从而确保水库工程安全，有效利用防洪库容拦蓄洪水，削减洪峰，减免洪水灾害，充分发挥水库的综合效益。通过建立水库防洪调度的数学模型，利用动态规划方法对单一水电站水库的防洪调度进行了研究。     

水库洪水概率预报和汛期运行水位动态控制

降水和洪水预报对水库防洪兴利综合调度至关重要。开展中长期降雨预报和洪水概率预报,不仅可延长预见期,还可考虑不确定性并提高预报精度。介绍了水库洪水概率预报和水库汛期运行水位动态控制,显著地提高了洪水资源利用率。建议进一步开展降雨洪水概率预报、水库汛限水位专题研究和应用,提高我国水库的科学管理水平。     

棉花滩水库中小洪水调度研究

分析汀江洪水组成,研究棉花滩水库中小洪水调度方法,缓解闽粤省际间防洪矛盾。基于水库调度规则,结合降雨径流预报和调洪演算方法,提出洪水调度预泄和控泄方案,考虑洪水预报误差分析主汛期和次汛期洪水起调水位。模拟调度2010年6月中下旬洪水,此调度方法可行,过程库水位和汀江茶阳段合成流量符合调度规则规定,洪水预报方案精度满足调度需要。     

珊溪水利枢纽运行调度优化方案研究

根据珊溪水库洪水特点及洪水预报情况,选取不同调度方式,进行洪水计算和发电效益分析,并从水库安全、水库淹没和下游防洪影响等方面,对珊溪水库的洪水后期优化调度进行研究,提出洪水后期的优化调度方案。优化调度方案在珊溪水库实际调度中的应用结果表明,在确保大坝安全和下游防洪安全的前提下,取得了较好的发电效益;2007年8月台风“圣帕”期间的珊溪水库实际调度运行情况也说明了水库具备在主汛期进行洪水后期优化调度的条件,证明珊溪水库洪水后期优化调度的可行性,同时也为珊溪水库洪水后期优化调度积累了一定的运行经验。     

关于水库防洪调度若干问题的探讨

笔者在分析了水库实时防洪调度与设计阶段防洪调度的差别后，对在实时调度可以较大幅度地提高水库效益的两种主要措施──分期防洪调度，预报调度，在实施中应注意的问题作了探讨，分期防洪调度应注意摸清分期洪水的规律；正确划分分期时段，按规范的规定和方法计算分期设计洪水；依分期设计洪水拟定分期汛限水位。预报调度必须细致地编制预报调度方案，尽快建设自动测报系统。挖掘水库潜力关键是对来水尽早，尽准确的预知，由于不要     

两变量防洪风险模型研究

针对传统设计洪水过程线推求方法所存在的局限性,采用Copula函数建立洪峰和洪量的两变量联合分布,对洪峰和洪量设计值进行联合随机模拟,同时根据随机模拟值与实测洪水过程特征量的相似性来选择典型洪水过程,并基于多变量重现期,建立了两变量防洪风险分析模型。以清江流域隔河岩水库为例,分析不同汛限水位对应的极限风险率和漫坝风险率。研究结果表明：① 隔河岩水库汛期运行水位可确定为193.6m,在预报长江将发生大洪水时,可将水位提前降低至192.2m,不会增加水库的防洪风险;② 当汛限水位继续抬高至194.0m时,尽管极限风险率变化不大,但漫坝风险率成倍增加。所提出的模型可以充分考虑洪水过程的随机性和不确定性,可为流域水库的防洪设计和安全运行提供参考。     

水库实时防洪风险计算及库群防洪库容分配互用性分析

水库防洪调度风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据。为评估水库实时防洪风险,本文提出一种基于长系列历史实测径流资料的防洪库容频率曲线推算方法,以此为基础建立了水库实时防洪调度风险分析模型。进一步,从三峡水库实际防洪调度需求出发,分析了三峡水库汛期不同时段实时防洪风险,研究了上游溪洛渡、向家坝水库配合三峡水库进行联合调度时防洪库容频率曲线的变化,以及上下游水库间防洪库容分配及其互用性问题。研究表明,推求的防洪库容频率曲线能帮助判断当前防洪情势,合理利用防洪库容互用性可有效降低三峡水库防洪风险。     

水文预报不确定性对水库防洪调度的影响分析

定量分析预报的不确定性,已成为防洪预报调度风险分析中的关键问题。本文基于Copula函数,提出了可以描述水文预报不确定性随时间演化特性的CUE(Copula-based Uncertainty Evolution Model)模型,并通过该模型模拟了水文预报不确定性序列;基于Monte-Carlo方法和模拟序列,计算了预报不确定性对水库防洪预报调度的影响。结果表明,CUE模型能够很好地模拟水文预报不确定性,采用预报预泄法,对三峡水库进行防洪调度,不会增加防洪风险率。     

防洪预报调度方式综合特性风险率计算方法研究

水库防洪预报调度中的多种不确定性因素是风险产生的根本原因。分析水库防洪预报调度中不确定性因素的随机性、模糊性及灰色性,并在已有的防洪预报调度方式随机风险率计算方法的基础上,提出了随机-模糊、随机-灰色及综合特性风险率的计算方法,研究了水库实施防洪预报调度方式相对于常规调度方式水库风险率的变化。桓仁水库的应用研究表明,防洪预报调度方式综合特性风险率计算方法是可行的,相对于常规调度方式并未增加水库的防洪风险。     

基于同频率地区组成法的梯级水库联合防洪预报调度

在水库实际防洪预报调度过程中,洪水的自然特性直接影响其调度风险。为降低此风险,本文提出了基于同频率地区组成法的联合防洪预报调度模型。以最大防洪库容之和最小为目标,通过调洪演算得到由m种洪水组合与n个设计频率相结合的m×n种组合方案下的联合防洪预报调度和常规调度的调度风险指标。计算结果表明联合防洪预报调度相比常规调度降低了最高坝前水位与最大下泄流量,从而降低了调度风险,进一步针对联合防洪预报调度模型,应用动态规划法求得整个调度周期内的联合泄流调度方式。     

基于逐步优化算法的水库预报预泄规则拟定研究

针对水电站水库常规预泄调度运行洪水资源利用率较低等问题,建立了基于逐步优化算法的水电站水库预报预泄优化模型;以优化计算结果及预泄调度的基本原则为基础,分别拟定了水电站水库一般时期和枯汛过渡期的预报预泄运行规则,并构建了相应的数学方程.实例计算表明,按拟定规则模拟水库运行的年发电量及年弃水量与优化计算结果接近.规则具有较强的可操作性,不但能有效保证汛期防洪安全,而且能充分利用水头及减少弃水,进一步提高发电效益,较好地实现洪水的资源化利用.     

不同回灌补源模式下石川河富平地下水库数值模拟

石川河富平地区地下水长期处于采补失衡状态,大范围含水层被疏干,形成区域性降落漏斗,针对拟建的石川河富平地下水库,设置5种开采回灌方案,建立地下水流数值模型模拟不同方案下地下水库水位和蓄水库容变化情况。结果表明：各回灌方案在消除降落漏斗的同时,均能较好地恢复地下水水位,且不超过地下水库的调蓄上限水位;回灌量相同、回灌方式不同时,逐日回灌方式的水位恢复效果优于灌期+非灌期回灌方式,较2018年地下水水位平均抬升13.55 m,蓄水库容增加2.99×10⁸ m³;回灌量不同时,较大回灌量对地下水水位的影响大于回灌方式,即泾惠渠水源回灌时,水位抬升程度最大,为19.77 m,蓄水库容相应增加4.36×10⁸ m³。模拟结果可为地下水库的调蓄与运行提供参考。     

基于Winpest反演分析的降雨入渗补给量分区

在水文地质条件复杂地区进行地下水数值模拟时,需要对降雨入渗补给量进行主观确定,参数识别过程比较复杂。利用Modflow软件,建立了Winpest反演模型对渗透系数进行优化,并通过分析反演过程中观测孔模拟水位和实测水位的拟合情况,进行降雨入渗补给量分区优化。将该模型运用于壁板坡隧道隧址区,结果表明:研究区需先按表层出露的不同层位进行降雨入渗补给量初次分区,再对已有分区按不同高程范围进行二次分区和降雨入渗补给量优化方能实现地下水初始渗流场的高精度拟合。利用Winpest反演分析方法,降低了人为设定降雨入渗补给量的盲目性,为水文地质条件复杂地区的地下水初始渗流场数值模拟提供了一种更加快捷高效的途径。     

Exploring the Mechanism of Surface and Ground Water through Data-Driven Techniques with Sensitivity Analysis for Water Resources Management

The over extraction of groundwater in central-western and southwestern Taiwan has resulted in serious land subsidence for decades. For making countermeasures in response to land subsidence, this study collects long-term hydrological data to explore the relationships between surface water and groundwater in various monitoring stations, and then constructs one-month-ahead forecast models by using data-driven techniques for the water resources management of the Zhuoshui River basin in Taiwan. The results demonstrate that the constructed models can accurately forecast monthly groundwater levels. The sensitivity analysis is next conducted on the input variables of the constructed models by using the partial derivative method. The analysis results reveal that streamflow is a predominant factor for groundwater level variation, and therefore streamflow management made by the upstream weir of the river would influence groundwater level variations. This study further implements several scenario analyses based on the interactive mechanism between groundwater and surface water in response to future climatic conditions and weir discharge management, respectively. The results of scenario analyses indicate that the groundwater recharge zone spreads along the Zhuoshui River while lateral and vertical recharge sources would cause different quantities and distribution patterns of groundwater recharge. Besides, an increase in weir discharge would improve groundwater recharge quantities with groundwater level variations at 0.12 m and 0.06 m in wet and dry seasons, respectively. As a consequence, the operation of weir discharge would play an import role in sustainable development of water resources management in the study area.